DE4447960B4 - Vehicle occupant position and velocity sensor for use in occupant restraint system - transmits ultrasonic waves to occupant and back using time period and frequency shift to determine position and velocity of occupant - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Crashsensoren, die ermitteln, ob der Aufprall schwer genug war und das aufblasbare Rückhaltesystem, d.h. der Airbag, aufgeblasen werden soll, sind entweder im Vorderbau des Fahrzeugs angebracht, der im Notfall, wenn der Sensor das Aufblasen auslösen soll, geknautscht ist und deshalb auch Knautschzone heißt, oder an einer anderen Stelle wie in der Fahrgastzelle untergebracht, die formstabil ist. Egal, wo die Sensoren angebracht sind, es wird immer Unfälle geben, bei denen der Sensor den Airbag zu spät auslöst und der Insasse sich bereits in der Nähe der Airbag-Abdeckung befindet. In solchen Fällen kann der Insasse durch das Aufblasen des Luftsacks schwer verletzt oder sogar getötet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie die Verhütung derartiger Verletzungen und Todesfälle durch Verhütung einer verspäteten Auslösung des Airbags.Crash sensors, to determine if the impact was heavy enough and the inflatable Restraint system i.e. the airbag should be inflated, are either in the front attached to the vehicle, in case of emergency, when the sensor is inflating trigger should, is geknautscht and therefore called crumple zone, or housed in a different location as in the passenger compartment, which is dimensionally stable. No matter where the sensors are installed, it always will accidents where the sensor triggers the airbag too late and the occupant is already near the airbag cover is located. In such cases, the inmate may pass through inflating the airbag seriously injured or even killed. The The present invention primarily relates to the prevention of such Injuries and deaths by prevention a late one release of the airbag.
In einem Papier der amerikanischen Gesellschaft der Kraftfahrzeugingenieure (Society of Automotive Engineers, SAE) mit dem Titel "Response of animals exposed to deployment of various passenger inflatable restraint system concepts for a variety of collision severities and animal positions" (Wirkung des Aufblasens diverser Insassen-Rückhaltesysteme bei Kollisionen verschiedener Schweregrade auf Tiere in verschiedenen Positionen) SAE 826074, 1982, zeigen die Autoren Mertz, Driscoll, Lenox, Nyquist und Weber, daß ein Insasse durch das Aufblasen des Luftsacks getötet oder schwer verletzt werden kann, wenn er sich nicht in der normalen Position, sondern nahe oder am Airbag befindet, wenn das Aufblasen beginnt. Zu dem gleichen Ergebnis ist vor kurzem auch ein von Lau, Horsch, Viano und Andrzejak verfaßtes Papier mit dem Titel "Mechanism of injury from air bag deployment loads" (Zustandekommen von Verletzungen durch Belastungen bei Aufblähen des Airbags), das in Accident Analysis & Prevention, Band 25, Nr. 1, 1993, Pergamon Press, New York veröffentlicht worden ist, in dem die Autoren zu der Feststellung gelangen: "Selbst eine Aufblasvorrichtung, welche eine Gasmenge einblies, die nicht einmal für den Schutz eines vorschriftsmäßig sitzenden Insassen ausreichend war, entwickelte genug Energie, um einem Dummy, der mit dem Airbag beim Aufblasen in Berührung kam, schwere Verletzungen beizubringen." Diese Abhandlungen unterstreichen, wie wichtig es ist, daß ein Aufblasen des Airbag verhütet wird, wenn ein Insasse sich nicht in vorschriftsmäßiger Position und in nächster Nähe des Airbags befindet.In a paper of the American Society of Automotive Engineers (Society of Automotive Engineers, SAE) entitled "Response of animals exposed to the deployment of various passenger inflatable restraint system concepts for a variety of collision severities and animal positions "(effect of the Inflating various occupant restraint systems Collisions of different degrees of severity on animals in different Positions) SAE 826074, 1982, the authors show Mertz, Driscoll, Lenox, Nyquist and Weber, that one Inmates are killed or severely injured by inflating the airbag if he is not in the normal position, but close or on the airbag when inflation begins. To the same Result is also one of Lau, Horsch, Viano and Andrzejak authored Paper titled "Mechanism of injury from air bag deployment loads Strain during puffing the airbag) described in Accident Analysis & Prevention, Volume 25, No. 1, 1993, Pergamon Press, New York in which the authors conclude: "Even an inflator, which injected a quantity of gas, not even for protection a properly seated inmate was enough, developed enough energy to a dummy who with the airbag when inflating into contact, serious injury to teach. "This Treatises underscore how important it is to inflate the airbag is being prevented if an occupant is not in the correct position and in the immediate vicinity of the airbag located.
Der Kugel-im-Rohr Knautschzonensensor, so wie er in den D.S. Breed erteilten US-Patenten Nr. 4,974,350; 4,198,864; 4,284,863; 4,329,549; 4,573,706 und 4,900,880 beschrieben ist, findet am häufigsten Verwendung, doch werden jetzt andere Technologien verfügbar, darunter magnetisch gedämpfte Sensoren, wie sie in dem Behr und anderen erteilten US-Patent Nr. 4,933,515 dargestellt sind, sowie Knautsch-Schaltersensoren, wie sie in dem D.S. Breed erteilten US-Patent Nr. 4,995,639 beschrieben sind. Andere Sensoren, die auf Feder-Masse-Technologien beruhen, finden ebenfalls in der Knautschzone Verwendung. Sensoren, die in der Knautschzone angebracht sind, können nur dann ordnungsgemäß funktionieren, wenn sie bei dem Unfall in der Knautschzone liegen und zur Auslösung genug Zeit bleibt; andernfalls kann die Auslösung zu spät erfolgen. Ein solcher Fall wurde in einem Papier der SAE von Breed und Castelli mit dem Titel "Trends in sensing frontal impacts" (Trends bei Sensoren für Frontalaufprall), SAE 890750, 1989 und ferner in US-Patent Nr. 4,900,880 beschrieben. Bei Kollisionen mit weichen Objekten kann ein Fahrzeug erheblich weniger knautschen als beispielsweise bei Aufprall auf Barrieren. In solchen Fällen und selbst bei mäßigen Veränderungen der Geschwindigkeit, bei denen ein Airbag die Verletzungen mindern könnte, kann es vorkommen, daß der in der Knautschzone angebrachte Sensor sich in Wirklichkeit in dem Moment, in dem der Sensor ausgelöst werden müßte, damit der Airbag rechtzeitig aufgeblasen wird, nicht in der Knautschzone befindet und deshalb den Airbag zu spät auslöst, wenn der Insasse schon auf dem Airbagmodul liegt.Of the Ball-in-tube crush zone sensor as described in the D.S. Breed issued U.S. Pat. Nos. 4,974,350; 4,198,864; 4,284,863; 4,329,549; 4,573,706 and 4,900,880 is most commonly used now other technologies available, including magnetically damped Sensors such as those disclosed in the Behr and other issued US Pat. 4,933,515, as well as crush switch sensors as described in the D.S. Breed, U.S. Patent No. 4,995,639. Other Sensors based on spring-mass technologies are also found in the crumple zone use. Sensors in the crumple zone are attached, can only work properly, if they are in the crumple zone in the accident and enough to trigger Time is left; otherwise the triggering may be too late. Such a case was published in a paper by the SAE of Breed and Castelli entitled "Trends in sensing frontal impacts "(Trends in sensors for frontal impact), SAE 890750, 1989, and further described in U.S. Patent No. 4,900,880. In collisions with soft objects, a vehicle can significantly less crunching than, for example, impacting on barriers. In such cases and even with moderate changes the speed at which an airbag reduces the injuries could, can it happens that the in the crumple zone attached sensor is actually in the Moment when the sensor is triggered would have to, with it the airbag is inflated in time, not in the crumple zone and therefore triggers the airbag too late when the occupant is already lies on the airbag module.
Es besteht eine Tendenz zur Implemetierung von Einpunktsensoren (SPS, Abkürzung für "single point sensors"), die normalerweise in der Fahrgastzelle untergebracht sind. Theoretisch stellen diese Sensoren mit Hilfe komplizierter Computer-Algorithmen fest, ob ein gegebener Aufprall so schwer ist, daß der Airbag ausgelöst werden muß. In einem anderen SAE Papier von Breed, Sanders und Castelli mit dem Titel "A critique of single point sensing" (Eine Kritik der Einpunktsensoren), SAE 920124, 1992, das in vorliegende Abhandlung durch Bezugnahme eingebracht wird, erbringen die Autoren den Nachweis, daß in der Nicht-Knautschzone des Fahrzeugs bei vielen Unfällen nicht genügend Informationen anfallen, um rechtzeitig darüber entscheiden zu können, ob der Airbag aufgeblasen werden soll. Deshalb werden auch Sensoren, die in der Fahrgastzelle oder an anderen Stellen, die nicht in der Knautschzone liegen, angebracht sind, bei vielen Unfällen den Airbag zu spät auslösen.It there is a tendency for the implementation of single-point sensors (PLC, abbreviation for "single point sensors") that normally are housed in the passenger compartment. Theoretically, these sensors provide with the help of complicated computer algorithms, whether a given Impact is so heavy that the Airbag triggered must become. In another SAE paper by Breed, Sanders and Castelli with the title "A critique of single point sensing "(A review the one-point sensors), SAE 920124, 1992, the present paper introduced by reference, the authors provide evidence that that in the non-crumple zone of the vehicle in many accidents not enough Information is required to decide in good time whether the airbag should be inflated. That's why sensors, those in the passenger compartment or in other places that are not in the Crumple zone are appropriate, in many accidents the Airbag too late trigger.
Ein Crashsensor ist zwangsläufig eine prädiktive Vorrichtung. Damit der Luftsack rechtzeitig aufgeblasen wird, muß das Aufblasen beginnen, ehe die ganze Wucht des Aufpralls sich entwickelt hat. Alle prädiktiven Vorrichtungen können Fehler machen, so daß manchmal der Airbag aufgeblasen wird, wo es gar nicht nötig ist, und manchmal nicht aufgeblasen wird, wenn er eine Verletzung hätte verhüten können. Bei jeder prädiktiven Vorrichtung kann die Genauigkeit erheblich verbessert werden, wenn für die Erfassung und Verarbeitung der Daten mehr Zeit zur Verfügung steht. Der Insassenpositionssensor hat unter anderem den Zweck, dieses Mehr an Zeit in den Fällen zu ermöglichen, in denen der Fahrer bei Beginn des Unfalls weiter vom Lenkrad entfernt ist beziehungsweise wenn der Fahrer, weil er angeschnallt ist, oder aus einem andern Grund sich langsamer auf das Lenkrad zu bewegt. In diesen Fällen kann die Entscheidung, ob der Luftsack ausgelöst werden soll, aufgeschoben und genauer festgestellt werden, ob der Airbag gebraucht wird.A crash sensor is inevitably a predictive device. In order for the airbag to inflate in time, inflation must begin before the full force of the impact has developed. All predictive devices can make mistakes, so sometimes the airbag is inflated where it is not necessary, and sometimes not open blow if he could have prevented injury. With any predictive device, accuracy can be significantly improved if more time is available to acquire and process the data. One of the purposes of the occupant position sensor is to allow this extra time in cases where the driver is farther from the steering wheel at the start of the accident, or if the driver, because he is strapped or otherwise slowed down, on the vehicle Steering wheel moved. In these cases, the decision as to whether the airbag is to be triggered, postponed and determined more accurately, whether the airbag is needed.
Die obigen Ausführungen über die rechtzeitige Auslösung des Luftsacks basieren alle auf der Sitzposition des Durchschnittsmannes (des sogenannten 50% Mannes) im Vergleich zum Airbag oder Lenkrad. Für den 50% Mann wird der Zeitpunkt, an dem der Sensor den Airbag auslösen muß, normalerweise unter Zugrundelegung der Annahme berechnet, daß der Fahrer sich 5 Zoll weit bewegen darf, ehe der Airbag ganz aufgeblasen ist. Airbags brauchen normalerweise etwa 30 Millisekunden, bis sie ganz aufgeblasen sind; deshalb muß der Sensor das Aufblasen des Luftsacks 30 Millisekunden eher auslösen, als der Fahrer sich 5 Zoll nach vorne bewegt hat. Der 50% Mann ist jedoch in Wirklichkeit die 70% Person, und deshalb sitzen 70% der Bevölkerung im Durchschnitt näher an dem Airbag als der 50% Mann und gehen somit ein größeres Risiko ein, daß sie mit dem Airbag schon beim Aufblasen vorzeitig in Berührung kommen. Vor kurzen wurde zum Beispiel bei einer formlosen Umfrage festgestellt, daß der Durchschnittsmann beim Fahren etwa 12 Zoll vom Lenkrad entfernt sitzt, daß aber etwa 2% aller Fahrer und Fahrerinnen weniger als 6 Zoll vom Lenkrad entfernt sitzen und 10% weniger als 9 Zoll entfernt sitzen. Ferner sitzen etwa 1% der Fahrer rund 24 Zoll und etwa 16% mindestens 18 Zoll vom Lenkrad entfernt. Keines der Sensorsysteme, die zur Zeit im Handel sind, tragen dieser Variation bei der Sitzposition des Fahrers Rechnung, die doch für den Zeitpunkt, zu dem der Sensor spätestens den Airbag auslösen muß, ausschlaggebend ist.The above remarks on the timely triggering of the airbag are all based on the sitting position of the average man (the so-called 50% man) compared to the airbag or steering wheel. For the 50% man is the time at which the sensor must trigger the airbag, usually Based on the assumption that the driver is 5 inches wide allowed to move before the airbag is fully inflated. Airbags need usually about 30 milliseconds until fully inflated; that is why the Sensor to inflate the airbag 30 milliseconds rather than the driver has moved 5 inches forward. The 50% man is, however in fact the 70% person, and therefore sit 70% of the population on average closer on the airbag than the 50% man and thus take a greater risk one that she already come into contact with the airbag when inflating prematurely. For example, a recent informal survey found that that the Average man driving about 12 inches from the steering wheel sits that but About 2% of all riders are less than 6 inches from the steering wheel sit away and sit 10% less than 9 inches away. Further About 1% of drivers sit around 24 inches and about 16% at least 18 Inches away from the steering wheel. None of the sensor systems currently available are commercially available, wear this variation in the seating position of the Driver's bill, but for the time at which the sensor has to trigger the airbag at the latest, decisive is.
Wenn zum Beispiel ein voll aufgeblasener Airbag von der Vorderseite zur Rückseite gemessen ungefähr 7 Zoll dick ist, dann wird jeder Fahrer, der weniger als 7 Zoll entfernt sitzt, zwangsläufig während des Aufblasens mit dem Airbag in Berührung kommen, und der Airbag sollte wahrscheinlich gar nicht ausgelöst werden. Bei einem vor kurzem analysierten Crash, bei dem ein Mittelklassewagen mit 30 Meilen/Stunde in eine Barriere gefahren wurde, betrug die vom Sensor geforderte Auslösezeit, in der sich ein Luftsack voll aufblähen kann, ehe der Fahrer weniger als 7 Zoll vom Lenkrad entfernt ist, maximal 8 Millisekunden bei anfänglich 9 Zoll Abstand des Fahres vom Airbag, 25 Millisekunden bei 12 Zoll, 45 Millisekunden bei 18 Zoll und 57 Millisekunden für den Fahrer, der anfänglich 24 Zoll vom Airbag entfernt saß. Somit reicht bei ein und demselben Crash die vom Sensor geforderte Auslösezeit von keiner Auslösung bis zu 57 Millisekunden, je nach der anfänglichen Position des Insassen. Die vom Sensor gemessene Auslösezeit als einziges Kriterium, welche diese Variationen nicht berücksichtigt, wird deshalb bei kleinen Leuten Verletzungen verursachen oder großen Leuten den Schutz des Airbags verweigern. Ein Airbagsystem muß zwangsläufig besser funktionieren, wenn die Position des Insassen wie hier beschrieben mit berücksichtigt wird.If for example, a fully inflated airbag from the front to back measured about 7 inches thick, then every driver who is less than 7 inches sits away, inevitably while Inflation with the airbag come into contact, and the airbag probably should not be triggered at all. At one recently analyzed crash, where a mid-range car with 30 miles / hour was driven into a barrier, was required by the sensor Trip time in which an airbag can inflate fully, before the driver less than 7 inches from the steering wheel, maximum 8 milliseconds initially 9 inches distance of the drive from the airbag, 25 milliseconds at 12 inches, 45 milliseconds at 18 inches and 57 milliseconds for the driver, the initial one 24 inches away from the airbag. Thus, the one and the same crash required by the sensor trip time from no triggering up to 57 milliseconds, depending on the initial position of the occupant. The tripping time measured by the sensor as the only criterion that does not take these variations into account, will therefore cause injury to small people or large people refuse the protection of the airbag. An airbag system must necessarily work better, if the position of the occupant is taken into account as described here becomes.
Eine weitere Komplikation ergibt sich auf dem Umstand, daß jetzt mehr Insassen Sicherheitsgurte anlegen, welche dafür sorgen, daß viele dieser Insassen dem Airbag nicht zu nahe kommen. Deshalb reicht die Kenntnis der anfänglichen Position des Insassen nicht aus, und es muß entweder die Position ständig überwacht werden, oder man muß wissen, ob der Sicherheitsgurt angelegt wird. Ferner ist es auch möglich, daß der Insasse vor dem Unfall eingeschlafen oder ohnmächtig geworden ist und auf dem Lenkrad liegt. Es sind einige Sensorsysteme vorgeschlagen worden, die den Beschleunigungsimpuls in der Fahrgastzelle doppelt integrieren und die Verschiebung des Insassen aufgrund der kalkulatorischen Verschiebung eines nicht angeschnallten in mittlerer Position sitzenden Insassen ermitteln. Dieses Sensorsystem verhütet dann die Auslösung des Luftsacks, wenn der Insasse sich aufgrund dieser Kalkulation zu nahe am Airbag befindet. Für die oben besprochenen verschiedenen Sitzpositionen und auch für einen angeschnallten Insassen kann das Ergebnis dieser Kalkulation ganz falsch ausfallen, so daß einem angeschnallten Insassen bei einem schweren Unfall der zusätzliche Schutz durch einen Airbag verweigert werden könnte.A further complication arises from the fact that now more occupants put on seatbelts, which ensure that many These occupants do not come too close to the airbag. That's enough the knowledge of the initial ones Position of the occupant and it must either constantly monitors the position be, or you have to know, whether the seat belt is worn. Furthermore, it is also possible that the occupant fell asleep or passed out before the accident and on the Steering wheel is located. Some sensor systems have been proposed which integrate twice the acceleration pulse in the passenger compartment and the displacement of the occupant due to the imputed Displacement of an unbelted mid-sitting person Detect inmates. This sensor system then prevents the triggering of the airbag, if the passenger is too close to the airbag due to this calculation located. For the various seating positions discussed above and also for one belted inmates may be the result of this calculation completely wrong, so that one belted inmates in a serious accident the extra Protection by an airbag could be denied.
Da die Zahl der mit Airbags ausgestatteten Fahrzeuge rapide zunimmt, mehren sich auch die Fälle, in denen der Luftsack zu spät ausgelöst wird. Schätzungen zufolge ging es bei rund 5% bis 10% der etwa 400 Beschwerden über Airbags, die bis Ende 1991 bei dem US-Amt für Sicherheit im Straßenverkehr (National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA) eingegangen sind, um Verbrennungen und Verletzungen wegen verspäteter Auslösung des Airbags. Und es sind mindestens drei Todesfälle bekannt, bei denen der Verdacht besteht, daß sie durch verspätete Auslösung des Airbags verursacht worden sind.There the number of vehicles equipped with airbags is rapidly increasing, the cases are also increasing in which the airbag is too late triggered becomes. estimates According to estimates, about 5% to 10% of the approximately 400 complaints were about airbags. until the end of 1991 at the US Road Safety Office (National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA) are due to burns and injuries due to late triggering of the Airbags. And there are at least three known deaths in which the There is a suspicion that she by belated ones release of the airbag have been caused.
Daß ein Insassenpositionssensor gebraucht wird, ist auch von anderen festgestellt worden, und in US-Patenten sind verschiedene Methoden zur Ermittlung der Position und Geschwindigkeit des Insassen eines Kraftfahrzeugs dargestellt worden. Jedes dieser Systeme hat jedoch Grenzen, die nicht unerheblich sind. In dem US-Patent 5,071,160 zum Beispiel, das White und anderen erteilt worden ist, wird ein einzelner akustischer Sensor und Detektor beschrieben und in Zeichnungen dargestellt, der niedriger als das Lenkrad angebracht ist. White und andere wissen, daß ein solcher Sensor versagen und der Luftsack unnötig ausgelöst werden könnte, wenn der Insasse an den Bedienungsknöpfen seines Radios dreht; sie schlagen deshalb vor, daß mehrere derartige Sender/Empfänger zum Einsatz kommen sollten. Wenn der Abstand zwischen dem Fahrer und dem Sender/Empfänger einen Fuß beträgt, würde bei einer Schallgeschwindigkeit von 1128 Fuß pro Sekunde der Schall ungefähr 2 Millisekunden brauchen, um die Strecke zum Fahrer hin und zurück zurückzulegen. Die Verwendung derselben Vorrichtung als Sender und Detektor der Schallwellen setzt voraus, daß die Vorrichtung nicht gleichzeitig senden und empfangen kann; deshalb braucht sie für eine einzige Ablesung der Position des Insassen mindestens 2 Millisekunden. Natürlich nimmt mit zunehmendem Abstand des Insassen vom Sensor die Häufigkeit der Ablesungen weiter ab. Bei einem Fahrgast mit 2 Fuß Abstand vom Sensor dauert die Ablesung ungefähr 4 Millisekunden. Sensoren dieser Gattung können zur genauen Ablesung der Ausgangsposition des Insassen verwendet werden, aber die Bestimmung der Geschwindigkeit des Insassen und damit des Zeitpunkts, an dem er sich wahrscheinlich zu nahe an dem aufblähenden Luftsack befindet, muß wegen dem großen Zeitabstand zwischen den Ablesungen und somit der geringen Zahl der Ablesungen, die für die Prädiktion verfügbar sind, und wegen dem Eigengeräusch in dem reflektierten Signal zwangsläufig ungenau ausfallen.That an occupant position sensor is needed has also been found by others, and various methods for determining the position and speed of the occupant of a motor vehicle have been presented in US patents. each However, these systems have limits that are not insignificant. For example, in U.S. Patent 5,071,160, issued to White and others, a single acoustic sensor and detector is described and illustrated in drawings lower than the steering wheel. White and others know that such a sensor could fail and the airbag could be unnecessarily triggered when the occupant is turning on the controls on his radio; They therefore suggest that several such transceivers should be used. If the distance between the driver and the transceiver is one foot, at a sound speed of 1128 feet per second, the sound would take about 2 milliseconds to travel the route back and forth to the driver. The use of the same device as transmitter and detector of sound waves requires that the device can not transmit and receive at the same time; therefore it takes at least 2 milliseconds for a single reading of the occupant's position. Of course, as the distance of the occupant from the sensor increases, the frequency of readings continues to decrease. For a passenger 2 feet from the sensor, the reading takes approximately 4 milliseconds. Sensors of this type can be used to accurately read the occupant's home position, but the determination of the occupant's speed, and thus the time when he is likely to be too close to the inflating air bag, must be because of the large time interval between the readings and thus the small number of readings available for the prediction, and due to the inherent noise in the reflected signal inevitably inaccurate.
In US-Patent 5,118,134 beschreiben Mattes und andere einen einzelnen Ultraschall-Sender und einen separaten Empfänger, aber nicht, in welcher Art diese Kombination Verwendung findet. Bei konventionellen Ultraschall-Abstandsmeßsystemen emittiert der Sender einen Stoß von Utraschallwellen und mißt dann, wieviel Zeit vergeht, bis die Wellen von dem Objekt reflektiert werden und den Empfänger erreichen. Der Sender sendet erst dann wieder, wenn die Wellen von dem Empfänger empfangen worden sind. Auch dieses System hat den Nachteil, daß die oben beschriebene Verzögerung von mindestens 2 bis 4 Millisekunden auftritt.In U.S. Patent 5,118,134 to Mattes and others describes a single one Ultrasonic transmitter and a separate receiver, but not in what way this combination is used. In conventional ultrasonic distance measuring systems emitted the sender a push of Ultrasonic waves and measures then how much time passes until the waves reflect off the object become and the receiver to reach. The transmitter does not transmit again until the waves from the recipient have been received. This system also has the disadvantage that the above described delay of at least 2 to 4 milliseconds occurs.
Die Geschwindigkeit des Insassen kann auch mit Hilfe von Dopplermethoden bestimmt werden, wie nachstehend beschrieben. Sowohl White und andere als auch Mattes und andere weisen allerdings ausdrücklich darauf hin, daß die Position des Insassen aufgrund sukzessiver Positionsmessungen bestimmt wird. Die Verwendung des Dopplereffekts ist in dem King erteilten US-Patent 3,275,975 beschrieben, allerdings nur zwecks der Feststellung, daß der Insasse sich nicht bewegt. King unternimmt keinen Versuch, mit Hilfe des Dopplereffekts die Geschwindigkeit zu messen, mit der sich der Insasse dem Airbag nähert. Auch keines der Patente, auf die oben Bezug genommen wird, beschreibt die Verwendung eines Ultraschall-Senders und Empfängers zur gleichzeitigen Bestimmung der Position und Geschwindigkeit des Insassen, bei der die Sendezeit in Verbindung mit dem Dopplereffekt verwendet wird wie unten geschildert.The Inmate speed can also be measured using Doppler methods be determined as described below. Both White and others but Mattes and others expressly point to it hin that the Position of the occupant determined on the basis of successive position measurements becomes. The use of the Doppler effect is given in the King US Patent 3,275,975, but only for the purpose of determining that the occupant does not move. King makes no attempt, with the help of the Doppler effect to measure the speed with which the occupant of the Airbag approaching. Neither of the patents referred to above describes the use of an ultrasonic transmitter and receiver to simultaneously determine the position and speed of the Inmates in which the transmission time in connection with the Doppler effect is used as described below.
Das Ziel eines Insassenpositionssenssors ist, die Position des Kopfes beziehungsweise der Brust des Insassen eines Fahrzeugs im Vergleich zum Airbag zu bestimmen, denn es ist die Wucht, mit welcher der sich aufblähende Luftsack den Kopf oder die Brust trifft, welche schwere Verletzungen Verursachen kann. Für die Zwecke dieser Anmeldung wird deshalb, wenn von der Position des Insassen die Rede ist, die Position des Kopfes oder der Brust des Insassen gemeint und nicht die Position seiner Arme, Hände oder Beine. Aus diesem Grund sind auch die Ultraschall-Sender vorzugsweise an den Stellen anzubringen, von denen man die beste und unbehinderte Sicht auf Kopf und Brust des Insassen hat. Diese Stellen befinden sich in der Regel an der Oberkante des Armaturenbretts, an der Windschutzscheibe, an der Kopfleiste über der Windschutzscheibe und am Rückspiegel. Sowohl White und andere als auch Mattes und andere beschreiben nur tiefer gelegene Stellen für die Anbringung der Ultraschall-Sender, wie am Armaturenbrett oder unter dem Lenkrad. Von diesen beiden Stellen aus kommt es wegen der Positionierung der Hände, Arme und Beine des Insassen besonders oft zu Fehlbestimmungen. Hier wären mindestens drei und vorzugsweise mehr derartige Sensoren und Detektoren erforderlich samt einer geeigneten Logik-Schaltung für die Fälle, wenn die Arme des Fahrers den geringsten Abstand zu zwei der Sensoren haben. Wenn eine unbehinderte Sicht nicht möglich ist, ist ein Mittel zur Mustererkennung, das in den oben genannten Patenten nicht beschrieben ist, erforderlich, um zwischen dem Insassen und seinen Extremitäten wie Händen, Armen und Beinen unterscheiden zu können.The The goal of an occupant position sensor is the position of the head or the chest of the occupant of a vehicle compared to Airbag to determine, because it is the force with which the inflating Airbag hits the head or chest, causing serious injury Can cause. For The purpose of this application is therefore, if from the position the inmate is the position of the head or chest meant by the occupant and not the position of his arms, hands or Legs. For this reason, the ultrasonic transmitters are also preferred to install in the places of which one is the best and unobstructed View of the head and chest of the occupant. These bodies are located usually on the top of the dashboard, on the windshield, over at the header the windshield and the rearview mirror. Both White and others as well as Mattes and others only describe lower places for the attachment of the ultrasonic transmitter, as on the dashboard or under the steering wheel. It comes from these two places the positioning of the hands, The inmates' arms and legs are especially likely to malfunction. Here would be at least three and preferably more such sensors and detectors required including a suitable logic circuit for cases when the driver's arms have the smallest distance to two of the sensors. If unhampered View not possible is, is a means of pattern recognition, in the above Patents are not described required to move between the occupant and his extremities like hands, To distinguish between arms and legs.
Mattes und andere beschreiben ferner die Anbringung des Sensors in der Kopfstütze, aber eine derartige Anordnung genügt nicht, denn sie mißt den Abstand des Insassen von der Kopfstütze und nicht von dem Airbag.Mattes and others also describe mounting the sensor in the Headrest, but such an arrangement is not enough, because it measures the distance the occupant of the headrest and not from the airbag.
White und andere beschreiben die Verwendung einer Fehlerkorrektur-Schaltung, um zwischen der Geschwindigkeit einer Hand des Insassen, wenn er zum Beispiel an dem Knopf des Radios dreht, und seinem übrigen Körper zu unterscheiden. Drei Ultraschallsensoren der von White und anderen beschriebenen Gattung würden diese Unterscheidung bewerkstelligen, wenn zwei dieser Sensoren melden würden, daß der Insasse sich nicht bewegt, und der dritte meldet, daß er sich bewegt. Eine derartige Kombination würde jedoch nicht zwischen einem Insassen unterscheiden, bei dem beide Hände und Arme im abgetasteten Feld des Ultraschallsenders liegen, der an einer Stelle angebracht ist, von der die Sicht auf Kopf und Brust des Insassen weitgehend blockiert ist. Da die Größe der Insassen und ihre Position am Lenkrad äußerst stark variieren, sind Mustererkennungssysteme immer dann erforderlich, wenn eine klare Sicht des Insassen, die nicht durch seine Extremitäten behindert wird, nicht gewährleistet werden kann. Mit Mustererkennungssystemen für den Insassen sind hier Systeme gemeint, die zwischen dem Insassen und seinen Extremitäten aufgrund der relativen Größe, Position oder Form unterscheiden können. Mustererkennungssysteme können auch verwendet werden, um einen Insassen von einem Sitz oder einer Einkaufstüte voller Lebensmittel zu unterscheiden, und zwar auch wieder aufgrund der relativen Größe, Position oder Form oder gar aufgrund passiver Infrarotstrahlung, wie unten beschrieben.White and others describe the use of an error correction circuit to distinguish between the speed of a hand of the occupant, for example, when he is turning the radio button and his or her remaining body. Three ultrasonic sensors of the kind described by White and others would accomplish this distinction when two of these sensors report that the inmate does not move, and the third one announces that he is moving. Such a combination, however, would not distinguish between an occupant with both hands and arms in the scanned field of the ultrasound transmitter mounted at a location from which the view of the head and chest of the occupant is largely obstructed. Since the size of the occupants and their position on the steering wheel vary greatly, pattern recognition systems are required whenever a clear view of the occupant, which is not obstructed by his extremities, can not be guaranteed. By inpatient pattern recognition systems is meant here systems that can distinguish between the occupant and his extremities due to their relative size, position or shape. Pattern recognition systems can also be used to distinguish an occupant from a full food bag or grocery bag, again because of their relative size, position or shape, or even due to passive infrared radiation, as described below.
Die
Die
Die
Die
Die
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeuginsassenschutzsystem anzugeben, dass bei einem nicht besetzen Sitz das Rückhaltesystem nicht auslöst, auch wenn der Sitz mit einem Gegenstand belastet ist.Of the The invention is therefore based on the object, a vehicle occupant protection system indicate that in case of a vacant seat the restraint system not triggers, even if the seat is loaded with an object.
Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Fahrzeugrückhaltesystem gemäß den Merkmalen des neuen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object of the invention is achieved with a vehicle restraint system according to the features of new claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß weisen die Fühlmittel Mustererkennungsmittel auf, die zur Ermittlung der Position des Insassen die von dem Empfänger empfangenen Wellen verarbeiten, um zwischen dem Insassen und einem Gegenstand aufgrund der relativen Größe, Position oder Form unterscheiden zu können. Das hat den Vorteil, dass die Auslösung des Rückhaltesystems bei einem nicht von einem Fahrzeuginsassen besetzen Sitz vermieden wird, wodurch infolge einer unnötigen Auslösung verursachte zusätzliche Reparaturkosten vermieden werden können.According to the invention the feeler pattern recognition means which is used to determine the position of the occupant received by the receiver Process waves to move between the occupant and an object due to the relative size, position or to distinguish form. This has the advantage that the release of the restraint system at a not seat occupied by a vehicle occupant is avoided, causing as a result of an unnecessary release caused additional Repair costs can be avoided.
Der Insassenpostionssensor dieser Erfindung ist für die Anbringung in der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Schutz des Fahrgasts wie einem aufblasbaren Luftsack geeignet. Wenn das Fahrzeug in einen hinlänglich schweren Unfall verwickelt wird, bei dem das passive Sicherheitssystem ausgelöst werden sollte, und das Sensorsystem ermittelt hat, dass die Vorrichtung auszulösen ist, bestimmen der Insassenpositionssensor und die damit verbundene elektronische Schaltung die Position des Insassen des Fahrzeugs im Vergleich zum Airbag und desaktivieren die Auslösung des Airbag, falls der Insasse sich in einer Position befindet, in der er bei Aufblasen des Luftsacks wahrscheinlich verletzt würde. Natürlich eröffnen sich mit dem Einbau eines Insassenpositionssensors wie weiter unten ausgeführt andere Möglichkeiten; zum Beispiel kann das Verhalten des Fahrers überwacht und der Fahrer gewarnt werden, wenn er am Einschlafen ist, oder das Fahrzeug zum Halten gebracht werden, wenn der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verliert.The occupant position sensor of this invent tion is suitable for mounting in the passenger compartment of a motor vehicle with a device for protecting the passenger such as an inflatable airbag. When the vehicle is involved in a sufficiently serious accident where the passive safety system should be deployed and the sensor system has determined that the device is to be deployed, the occupant position sensor and associated electronic circuitry determine the position of the occupant of the vehicle compared to Airbag and disable the deployment of the airbag, if the occupant is in a position in which he would probably injured when inflating the airbag. Of course, with the installation of an occupant position sensor, as explained below, other possibilities open up; For example, the behavior of the driver may be monitored and the driver warned when he is falling asleep or the vehicle is brought to a halt when the driver loses control of the vehicle.
In einer bevorzugten Ausführung sendet ein Ultraschallgenerator einen Stoß von Ultraschallwellen, die sich auf den Insassen bewegen und von ihm wieder zurück an einen Empfänger reflektiert werden, der die selbe Vorrichtung sein kann wie der Generator. Die Zeitspanne, welche die Wellen für den Hinweg vom Generator und den Rückweg zur Vorrichtung benötigen, wird zur Bestimmung der Position des Insassen verwendet, und die Frequenzverschiebung der Wellen wird zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Insassen im Verhältnis zum Airbag benutzt.In a preferred embodiment An ultrasonic generator sends a burst of ultrasonic waves that move towards the inmates and from there back to one receiver which can be the same as the device Generator. The time taken by the waves for the way out from the generator and the way back need to the device is used to determine the position of the occupant, and the Frequency shift of the waves is used to determine the speed of the inmate in proportion used for the airbag.
In einer anderen bevorzugten Ausführung wird der Insasse mit infrarotem Licht beleuchtet, und Linsen fokussieren Bilder des Insassen auf Gruppen von ladungsgekoppelten Schaltelementen (CCD, Abkürzung für "charge coupled devices"). Die Ausgang der CCD Gruppen wird durch entsprechende Logik-Schaltung analysiert, um die Position und Geschwindigkeit von Kopf und Brust des Insassen zu bestimmen.In another preferred embodiment illuminating the occupant with infrared light and focusing lenses Images of the occupant on groups of charge-coupled switching elements (CCD, abbreviation for "charge coupled devices"). The output of the CCD groups is analyzed by appropriate logic circuit to position and to determine the speed of the head and chest of the occupant.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung wird ein Strahl über den Insassen hin und her geführt, der verschiedene Teile des Insassen beleuchtet und mit entsprechenden Algorithmen die Position des Insassen auf dem Sitz genau ermittelt.In Another preferred embodiment a ray over the inmates, the illuminated different parts of the occupant and with appropriate Algorithms the position of the occupant on the seat accurately determined.
Bei einigen Ausführungen der Erfindung kann zuverlässig bzw. rechtzeitig festgestellt werden, dass sich der Insasse nicht in der vorschriftsmäßigen Position befindet bzw. befinden wird und durch einen sich aufblähenden Luftsack wahrscheinlich verletzt werden würde.at some versions The invention can be reliable or in time to be determined that the inmate is not in the correct position is or will be and by an inflating airbag would probably be hurt.
Bei einigen Ausführungen der Erfindung kann bei der Ermittlung der Position und Geschwindigkeit des Insassen mit Genauigkeit zwischen dem Kopf bzw. der Brust des Insassen und anderen Teilen seines Körpers unterschieden werden.at some versions The invention may be used in determining position and speed the occupant with accuracy between the head and the chest of the Inmates and other parts of his body are distinguished.
Bei einigen Ausführungen der Erfindung kann die Auslösung des Fahrer- oder Beifahrer-Airbags unabhängig voneinander verhindert werden, wenn sich der Fahrer bzw. der Beifahrer nicht in der vorschriftsmäßigen Position befindet.at some versions The invention can trigger the driver or passenger airbags independently prevented when the driver or passenger is not in the correct position located.
Gemäß einigen Ausführungen der Erfindung kann durch Verwendung von CCD's, die das Bild eines Insassen vollständiger erfassen, der Insasse genauer analysiert werden.According to some versions of the invention can be more fully detected by using CCDs that more fully capture the image of an occupant the inmate be analyzed in more detail.
Gemäß einigen Ausführungen der Erfindung kann der Fahrer gewarnt werden, wenn er am Einschlafen ist.According to some versions According to the invention, the driver can be warned when falling asleep is.
Gemäß einigen Ausführungen der Erfindung kann festgestellt werden, ob ein Fahrer betrunken oder als Fahrer untauglich ist, und es können entsprechende Vorkehrungen getroffen werden.According to some versions The invention can determine whether a driver is drunk or As a driver is unfit, and it can take appropriate precautions to be hit.
Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen beispielhaft gezeigten Ausführungen näher beschrieben.The The invention is illustrated by way of example in the drawings versions described in more detail.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGENDESCRIPTION OF THE PREFERRED VERSIONS
Gehen
wir jetzt zu den Zeichnungen über.
Bei einer anderen Ausführung kann der Algorithmus des Sensors die Geschwindigkeit, mit der das Gas erzeugt wird, steuern, um die Geschwindigkeit, mit welcher der Luftsack aufgeblasen wird, zu regeln. In all diesen Fällen ist für die Auslösung des Airbags, im einzelnen ob überhaupt, wann, und wie schnell er aufgeblasen wird, die Position des Insassen ausschlaggebend.at another version the algorithm of the sensor can determine the speed with which the Gas is generated, control the speed with which the Air bag is inflated, to regulate. In all these cases is for the release the airbag, in particular, if anything, when, and how fast he is inflated, the position of the occupant decisive.
Der
Ultraschall-Sender/Empfänger
In
dem oben beschriebenen System fängt eine
Linse in dem Empfänger
In diesem Fall, wo die Empfänger oben am Armaturenbrett auf beiden Seiten des Lenkrads angebracht sind, würde ein Arm zum Beispiel als ein dünnes Objekt, aber viel näher am Airbag erscheinen als die umfänglicheren Körperteile und deshalb mühelos unterschieden und eliminiert werden, so daß dann die Sensoren den Abstand zur Brust des Insassen bestimmen können. Dies ist ein Beispiel der Verwendung von Mustererkennung.In this case, where the receiver mounted on the top of the dashboard on both sides of the steering wheel would, would an arm, for example, as a thin one Object, but much closer on the airbag appear as the more extensive ones Body Parts and therefore effortless be differentiated and eliminated, so that then the sensors the distance to the chest of the occupant. This is an example the use of pattern recognition.
Ein
optischer Infrarot-Sender und Empfänger ist in
Besonders sollte hier die Verwendung von Radar erwähnt werden, da preiswerte einachsige Antennen jetzt ohne weiteres erhältlich sind. Bei dieser Ausführung wird ein Radar-Abtaststrahl benutzt und das reflektierte Signal von einer einachsigen phasengesteuerten Antennenanordnung empfangen, um ein Bild des Insassen zu generieren, das in die entsprechende Mustererkennungsschaltung eingespeist wird. Das Wort Schaltung, wie es hier gebraucht wird, umfaßt außer normalen elektronischen Schaltungen einen Mikroprozessor und entsprechende Software.Especially The use of radar should be mentioned here because inexpensive uniaxial Antennas now readily available are. In this version becomes a radar scanning beam used and the reflected signal from a uniaxial phased Receive antenna array to generate an image of the occupant which is fed to the corresponding pattern recognition circuit. The word circuit as used here includes normal electronic circuits a microprocessor and corresponding Software.
Elektromagnetische oder Ultraschallenergie kann bei der Positionsbestimmung eines Insassen in drei Formen gesendet werden. In den meisten der oben beschriebenen Fälle wird angenommen, daß die Energie in einem breiten divergierenden Strahl gesendet wird, der den Insassen zum großen Teil erfaßt. Diese Methode hat den Nachteil, daß der Strahl zuerst von dem am nächsten gelegenen Objekt reflektiert wird, das, besonders wenn es sich in der Nähe des Senders befindet, die wahre Position des Insassen verdecken kann. Dieser Nachteil kann teilweise durch die zweite Form, bei der ein enger Strahl gesendet wird, korrigiert werden. In diesem Fall werden mehrere schmale Strahlen gesendet. Diese Strahlen sind in verschiedenen Richtungen auf den Insassen gerichtet, und zwar von einer Stelle aus, die weit genug von dem Insassen entfernt ist, daß eine Interferenz unwahrscheinlich ist. Es könnte ein einziger Empfänger verwendet werden, sofern die Strahlen sich entweder nicht zur gleichen Zeit zyklisch wiederholen oder nicht die gleiche Frequenz haben. Eine andere Möglichkeit wäre, einen einzigen Strahl zu verwenden, der von einer Stelle ausgeht, die unbehinderte Sicht auf den Insassen bietet, wie die Kopfleiste über der Windschutzscheibe. Wenn zwei im Abstand voneinander angebrachte Empfänger aus CCD-Gruppen verwendet werden, kann der Winkel des reflektierten Strahl bestimmt und die Stelle, an der sich der Insasse befindet, kalkuliert werden. Die dritte Form wäre, einen einzigen Strahl in einer Weise zu verwenden, daß er den Insassen hin und her oder von oben nach unten oder in einem anderen Muster abtastet. Auf diese Weise kann unter Verwendung eines einzigen Empfängers ein Bild des Insassen gewonnen und mit Mustererkennungs-Software festgestellt werden, wo sich der Kopf und die Brust des Insassen befindet. Besonders elektromagnetische Energie eignet sich für solche Strahlen, doch hochfrequenter Ultraschall kann auch zu einem schmalen Strahl gebündelt werden.electromagnetic or ultrasonic energy can be used to position an occupant be sent in three forms. In most of the above Falls assumed that the Energy is sent in a wide diverging beam, the the inmates to the big one Part detected. This method has the disadvantage that the beam first of the the next reflected object that, especially if it is in nearby the transmitter is located to obscure the true position of the occupant can. This disadvantage can be partly due to the second form, at which a narrow beam is sent will be corrected. In this Case, several narrow beams are sent. These rays are directed in different directions to the occupants, and indeed from a place far enough away from the occupant that an interference unlikely. It could a single recipient used, provided that the beams are either not the same Repeat time cyclically or do not have the same frequency. Another possibility would be, one to use a single beam emanating from a point that offers unobstructed view of the occupants, as the header above the Windshield. When two are spaced apart receiver can be used from CCD groups, the angle of the reflected Beam determines and the location where the occupant is located be calculated. The third form would be a single ray in a way to use that the occupants back and forth or from top to bottom or in one scanning other patterns. This way, using a single recipient a picture of the inmates won and with pattern recognition software be determined where the head and chest of the occupant located. Especially electromagnetic energy is suitable for such Rays, but high-frequency ultrasound can also create a narrow beam bundled become.
Mit Kopfleiste über der Windschutzscheibe ist hier der Raum über der Frontscheibe unter Einschluß der ersten paar Zoll des Daches gemeint.With Header over the windscreen here is the space above the windscreen below Inclusion of meant first few inches of the roof.
Den gleichen Effekt, den man durch Modifizieren der Form, in der Wellen gesendet werden, erreicht, kann man auch erzielen, wenn man die Merkmale der Empfänger ändert. Mit entsprechenden Linsen oder Reflektoren kann man Empfänger so modifizieren, daß sie für Strahlung, die aus einer bestimmten Richtung kommt, am empfindlichsten sind. Kombiniert man also einen einzigen Breitstrahlsender mit einer Gruppe von fokussierten Empfängern, kann man ein grobes Bild des Insassen gewinnen.The same effect that one achieves by modifying the form in which waves are transmitted can also be achieved by taking the Merk the recipient changes. With appropriate lenses or reflectors, one can modify receivers to be most sensitive to radiation coming from a particular direction. So if you combine a single wide beam transmitter with a group of focused receivers, you can get a rough picture of the occupant.
Jede
dieser Sende- oder Empfangsmethoden könnte zum Beispiel an einer
der in
Eine
andere bevorzugte Stelle zur Anbringung eines Senders/Empfängers, der
im Zusammenhang mit Airbags verwendet wird, ist in
Andere
Stellen, an denen der Sender/Empfänger angebracht werden könnte, befinden
sich auf dem Armaturenbrett rechts und links vom Lenkrad, wie zum
Beispiel
Weil die Daten nicht häufiger erfaßt werden können, fällt die Geschwindigkeitsberechnung ziemlich ungenau aus. Wenn Ultraschallwellen zum Beispiel von den Kleidern eines Insassen reflektiert werden, kann dies in der Positions-messung Geräusch oder Streuecho verursachen und bei einer gegebenen Messung zu erheblichen Ungenauigkeiten führen. Wenn die Messungen schneller aufeinander folgen, wie bei der hier beschriebenen Methode, können diese Ungenauigkeiten durch Bildung eines Durchschnittswert ausgeglichen werden, und die gesamte Genauigkeit der Geschwindigkeits-berechnungen wesentlich verbessert werden kann.Because the data does not get more frequent detected can be it falls Speed calculation pretty inaccurate. If ultrasonic waves for example, be reflected off the clothes of an inmate, this can cause noise or stray echo in the position measurement and lead to significant inaccuracies in a given measurement. If the measurements follow each other faster, as in the one described here Method, can these inaccuracies are compensated by forming an average value and the overall accuracy of the velocity calculations can be significantly improved.
Die Geschwindigkeit des Insassen kann nicht nur durch sukzessive Abstandsmessungen ermittelt werden. Eine womöglich genauere Methode arbeitet mit dem Dopplereffekt, bei dem die Frequenz der reflektierten Wellen von derjenigen der reflektierten Wellen um einen Betrag abweicht, der zu der Geschwindigkeit des Insassen proportional ist. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden ein einziger Ultraschallsender und ein separater Empfänger verwendet, um die Position des Insassen durch die Zeitspanne, die ein bekanntes Signal zur Zurücklegung des Weges braucht, und die Geschwindigkeit durch die Frequenzverschiebung dieses Signals zu messen. Der Dopplereffekt ist zwar dazu verwendet worden, um zu ermitteln, ob ein Insasse eingeschlafen ist, wie in dem King erteilten US-Patent beschrieben, auf das eingangs Bezug genommen worden ist, doch wurde er bislang nie in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Messung der Position verwendet, um festzustellen, ob ein Insasse sich wahrscheinlich demnächst nicht mehr in der vorschriftsmäßigen Position befindet und deshalb Gefahr läuft, von einem sich aufblähenden Airbag verletzt zu werden. Diese Kombination ist besonders günstig, da beide Meßworte genau und effizient mit Hilfe eines einzigen Sender-Empfänger Paares ermittelt werden können. Das System ist also sehr preiswert.The Speed of the occupant can not only by successive distance measurements be determined. One, maybe more accurate method works with the Doppler effect, where the frequency of the reflected waves from that of the reflected waves deviates an amount that is proportional to the speed of the occupant is. In a preferred embodiment The present invention will be a single ultrasonic transmitter and a separate receiver used to determine the position of the occupant by the time span a known signal to backtrack of the way, and the speed due to the frequency shift of this To measure signals. The Doppler effect has been used to to determine if an inmate has fallen asleep, as in the King described US Patent, referred to at the outset has never been in connection with a device Used to measure the position to determine if an occupant probably soon no longer in the correct position is in danger of from a bloating one Airbag to be injured. This combination is particularly favorable since both test words accurate and efficient with the help of a single transmitter-receiver pair can be determined. The system is very cheap.
Bei
einer anderen bevorzugten Ausführung dieser
Erfindung werden Radiowellen und ein spannungsgeregelter Oszillator
(VCO, "voltage-controlled oscillator") verwendet. Bei
dieser Ausführung
wird die Frequenz des Oszillators durch einen Phasendetektor geregelt,
der die Schwingerfrequenz so reguliert, daß genau eine halbe Wellenlänge dem
Weg vom Sender zum Empfänger über die
Reflexion am Insassen entspricht. Die regulierte Frequenz ist also
umgekehrt proportional zum Abstand vom Sender zum Insassen. Stattdessen
könnte
aber auch ein FM Phasendiskriminator eingesetzt werden, wie er dem Fachmann
bekannt ist. Diese Systeme könnten
an irgendeiner der Stellen angebracht werden, die in
In
dem eingangs erörterten
US-Patent, das Mattes und anderen erteilt worden ist, wurde zu verstehen
gegeben, daß ein
passives Infrarotsystem eingesetzt werden könnte, um die Position eines
Insassen im Verhältnis
zu einem Airbag zu bestimmen. Ein passives Infrarotsystem mißt die Infrarotstrahlung,
die von dem Insassen abgegeben wird, und vergleicht sie mit dem
Hintergrund. Als solches und sofern es nicht mit einem Musterkennungssystem
verbunden ist, eignet es sich allgemein nur für die Feststellung, daß ein Insasse
sich auf den Airbag zu bewegt, da in diesem Fall die Infrarotstrahlung
zunehmen würde.
Es könnte
also eingesetzt werden, um die Geschwindigkeit des Insassen schätzungsweise zu
ermitteln, nicht aber seine Position im Verhältnis zum Airbag, da die absolute
Menge einer derartigen Strahlung von der Körpergröße, Temperatur und Bekleidung
des Insassen sowie von seiner Position abhängig ist. Wird ein passives
Infrarotsystem in Verbindung mit einem anderen System zur Abstandsmessung
verwendet, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen Ultraschallsystem,
könnte
mit dieser Kombination sowohl die Position als auch die Geschwindigkeit
des Insassen im Verhältnis
zum Airbag ermittelt werden. Eine derartige Kombination wäre auch
kostengünstig,
da nur ganz einfache Schaltungen gebraucht würden. Bei einer Ausführung könnte zum
Beispiel ein Ultraschallsender eine Gruppe von Wellen zum Insassen
senden und die reflektierte Gruppe von dem Empfänger empfangen werden. Der Abstand
zum Insassen wäre
proportional zur Zeitspanne zwischen Sendung und Empfang der Wellengruppe,
und die Geschwindigkeit würde
mittels des passiven Infrarotsystems ermittelt. Dieses System könnte an
irgendeiner der in
Ein
passives Infrarotsystem könnte
auch im Verbund mit einem Mustererkennungssystem effizient eingesetzt
werden. In diesem Fall kann die passive Infrarotstrahlung, die von
einem Insassen abgegeben wird, auf eine CCD-Gruppe fokussiert und
mit entsprechender Mustererkennungsschaltung bzw. -Software die
Position des Insassen ermittelt werden. Ein solches System könnte an
irgendeiner der in
Bei
dem System, das mit einem Sensor
Ein
komplizierteres System mit technischen Raffinessen wird als Konzept
in
Wie
oben ausgeführt,
ist eine der Hauptaufgaben dieser Erfindung, Informationen über die
Position des Fahrers oder eines anderen Insassen des Fahrzeuges
im Vergleich zum Airbag zu ermitteln und an eine zugeordnete Schaltung
weiterzugeben, die diese Informationen verarbeiten und darüber entscheiden
wird, ob die Auslösung
des Airbags in einer Situation, in der er sonst aufgeblasen würde, verhindert
oder verzögert
oder beschleunigt werden soll. Bei einer der oben erörterten
Methoden zur Ermittlung der Position des Fahrers wird seine Position
mit Hilfe von Mikrowellen, Optik oder Akustik wirklich gemessen.
Eine Alternativlösung,
die vorzugsweise zur Bestätigung
der Meßwerte
eingesetzt werden sollte, welche durch die oben beschriebenen Systeme
ermittelt worden sind, ist die Verwendung von Informationen über die
Position des Sitzes und die Länge
der Gurtlose, um die Position zu bestimmen, in der sich der Fahrer
wahrscheinlich im Verhältnis
zum Airbag befindet. Zu diesem Zweck kann die Länge der Gurtlose, die auf dem
Gurtstraffer gezogen worden ist, durch herkömmliche Drehgeber-Technologie,
die entweder mit magnetischen oder optischen Systemen arbeitet,
gemessen werden. Ein optischer Drehgeber ist beispielsweise in groben
Zügen in
In ähnlicher
Weise kann die Position des Sitzes entweder durch einen Linearkodierer
oder ein Potentiometer ermittelt werden, wie in
Ungeachtet der Position des Sitzes und der Rücklehne dürfte in den meisten Fällen der Gurtlosesensor ausreichen, um die Position der Brust des Fahrers zu bestätigen, und zwar aus dem guten Grund, weil der Gurt normalerweise mit mindestens einem Ende am Fahrzeug befestigt ist. In manchen Fällen, insbesondere wo die Rücklehne verstellbar ist, würden für den Beckengurtteil und den Schultergurtteil separate Straffer verwendet, und der Gurt würde nicht durch den "D-Ring" rutschen. Die Länge des Gurts, die aus dem Schultergurtstraffer abgespult worden ist, ist dann ein sehr guter Bestätigungsmeßwert für die Position der Brust des Insassen.regardless The position of the seat and the backrest is likely to be in most cases Beltless sensor sufficient to the position of the driver's chest to confirm, and for good reason, because the belt usually with at least one End is attached to the vehicle. In some cases, especially where the backrest is adjustable, would for the Lap belt part and the shoulder belt part use separate tensioners, and the belt would do not slip through the "D-ring". The length of the Gurts, which has been unwound from the Schultergurtstraffer is then a very good confirmation value for the position the chest of the inmate.
Der
Insassenpositionssensor in irgendeiner seiner verschiedenen Formen
kann in die Airbag-Schaltung einbezogen werden, wie aus dem Diagramm
in
Eine
besondere Ausführung
des Insassenpositionssensors mit einem Bereich von 0 bis 2 Metern
(welche einer Insassenposition von 0 bis 1 Meter entspricht, da
das Signal zum Insassen kommen und wieder von ihm zurückkehren
muß),
der mit infrarotem Licht arbeitet, ist in dem Schaltdiagramm in
Die Anwendungen wurden hier am Beispiel des Fahrers beschrieben. Natürlich gelten die selben Systeme zur Ermittlung der Position des Insassen im Vergleich zum Airbag auch für den Beifahrer, wobei manchmal geringfügige Modifizierungen erforderlich sind. Es ist damit zu rechnen, daß die vom Sensor aufgrund der Position des Insassen geforderte Auslösezeit beim Fahrer nicht die gleiche ist wie beim Beifahrer. Die derzeitigen Systeme sind vor allem auf den Fahrer bezogen, mit dem Ergebnis, daß sich zwangsläufig die Wahrscheinlichkeit erhöht, daß er Beifahrer verletzt wird, entweder weil der Airbag zu spät oder weil er gar nicht ausgelöst wird, da das wegen der Position des Fahrers nicht nötig war, aber wegen der Position des Beifahrers nötig gewesen wäre. Wenn Insassenpositionssensoren für den Beifahrer und den Fahrer verwendet werden, kann das Airbagsystem für jeden Insassen individuell optimiert werden, was einen weiteren erheblichen Rückgang der Verletzungen zur Folge hätte. Insbesondere könnte das Airbagsystem des Fahrers oder Beifahrer deaktiviert werden, wenn entweder der Fahrer oder der Beifahrer sich nicht in der vorschriftsmäßigen Position befindet.The Applications were described here using the example of the driver. Of course, apply the same systems for determining the position of the occupant in comparison to the airbag also for the passenger, sometimes requiring minor modifications. It is to be expected that the from the sensor due to the position of the occupant required tripping time at Driver is not the same as the passenger. The current ones Systems are mainly related to the driver, with the result that inevitably the Increased probability, that he is a passenger is injured, either because the airbag is too late or because it is not triggered, because that was not necessary because of the position of the driver, but because of the position necessary for the passenger would have been. When occupant position sensors for The passenger and the driver can use the airbag system for each Inmates are individually optimized, which adds another significant Decline in Injury would result. In particular, could the driver or passenger airbag system is deactivated, if either the driver or the passenger is not in the correct position located.
Bei Fahrzeugen, die in einen Unfall verwickelt sind, bei dem ein Airbag gebraucht wurde, ist fast immer ein Fahrer zugegen. Aber nur 30% dieser Fahrzeuge haben einen Beifahrer. Wenn der Beifahrer nicht da ist, ist gewöhnlich auch die Auslösung des Beifahrer-Airbags nicht nötig. Wenn der Insassenpositionssensor auf der Seite des Beifahrers mit entsprechender Mustererkennungsschaltung eingesetzt wird, kann er auch feststellen, ob da überhaupt jemand sitzt, und wenn nicht, die Auslösung des Beifahrer-Airbags deaktivieren und damit die Kosten des Austauschs einsparen. Ein Mustererkennungssystem mit allen Raffinessen könnte sogar zwischen einem Insassen und beispielsweise einer Einkaufstüte voller Lebensmittel unterscheiden. Und schließlich ist viel geschrieben worden über das Kind, das sich nicht in der vorschriftsmäßigen Position befindet, weil es steht oder sonstwie zu nahe am Airbag sich befindet, vielleicht weil vor dem Unfall gebremst worden ist. Selbstverständlich kann der hier beschriebene Insassenpositionssensor das Auslösen des Airbags in dieser Situation verhindern.at Vehicles involved in an accident involving an airbag was needed, almost always a driver is present. But only 30% These vehicles have a passenger. If the passenger is not there is, is usually also the triggering of the Passenger airbags not necessary. If the occupant position sensor on the side of the passenger with appropriate Pattern recognition circuit is used, he can also find if anyone there sits, and if not, the trigger deactivate the front passenger airbag and thus the cost of replacement save on. A pattern recognition system with all the refinements could even between an occupant and, for example, a grocery bag fuller Differentiate foods. And finally, a lot is written been over the child who is not in the proper position because of it or otherwise too close to the airbag, maybe because it was slowed down before the accident. Of course you can the occupant position sensor described here initiates triggering of the Prevent airbags in this situation.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US4097893A | 1993-03-31 | 1993-03-31 | |
US040978 | 1993-03-31 | ||
DE4448039 | 1994-03-30 | ||
DE4492128A DE4492128C2 (en) | 1993-03-31 | 1994-03-30 | Position and speed sensor for vehicle occupants |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4447960B4 true DE4447960B4 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38438658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4447960A Expired - Fee Related DE4447960B4 (en) | 1993-03-31 | 1994-03-30 | Vehicle occupant position and velocity sensor for use in occupant restraint system - transmits ultrasonic waves to occupant and back using time period and frequency shift to determine position and velocity of occupant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4447960B4 (en) |
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---|---|---|---|---|
US9676356B2 (en) | 2014-03-10 | 2017-06-13 | Ford Global Technologies Llc | System and method for seatbelt use monitoring |
DE102011007584B4 (en) | 2010-04-29 | 2023-08-03 | Ford Global Technologies, Llc | Occupant detection method and system |
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